Заседание 157 епископов с диаконом, представителем Карфагенского епископа, под председательством Кирилла состоялось 22 июня, в понедельник, в церкви Богоматери. Кандидиан, явившийся к началу заседания и настаивавший на отсрочке его еще на четыре дня, должен был согласиться на прочтение императорской грамоты о созыве собора (именно 7 июня) и затем удалился. К Несторию отправляемы были два посольства: один раз он велел передать послам, что придет на собор, когда прибудут все епископы, другой раз не удалось получить от него никакого ответа. Затем, по прочтении Никейского символа, были прочитаны второе послание Кирилла Несторию («καταφλυαροϋσι») и ответ Нестория и признано православие первого и несогласие с истинной верой второго и Несторию провозглашена анафема. После того были прочитаны послания Кириллу Целестина и третье послание Кирилла Несторию (του Σωτηρος) и установлена нераскаянность Нестория после получения этого послания до настоящего времени (с кем уже в Ефесе вели беседы его бывшие друзья Феодот Анкирский и Акакий Мелитинский). Наконец, были приведены против его учения места из св. отцев (числом 12), также места из собственных его произведений. В заключение предъявлено послание Капреола Карфагенского. Ввиду доказанного неправомыслия Нестория собор определил лишить его сана и отлучить от церковного общения. Под определением в актах имеются подписи 198 лиц; делается при этом замечание, что подписались и некоторые другие. Приговор Несторию, «новому Иуде», отослан был на следующий день. Клиру и экономам Константинопольской церкви было отправлено особое послание. Несколько позже были посланы и императору акты собора с соответствующим письмом.
Кандидиан объявил решение собора недействительным и обратился с донесением о незаконных, по его мнению, действиях собора к императору. 26 июня, между тем, прибыл в Ефес и Иоанн. Подчиняясь влиянию Кандидиана и несторианствующих епископов, он тотчас же составил свой собор (conciliabulum) из настроенных против Кирилла за Нестория епископов. Мемнон и Кирилл были низложены, без соблюдения обычных канонических формальностей, за смуты и ересь, которую восточные находили в анафематизмах Кирилла (сходство с нечестием Ария, Аполлинария и Евномия); все прочие участники собора Кирилла отлучены. Уведомление об этом послано участникам собора и в Константинополь.
Император, получивший пока только донесение Кандидиана, отозвался на него посланием собору от 29 июня, в котором все сделанное собором отменялось и повелевалось отцам, не оставляя Ефеса, снова рассмотреть дело. Собор ответил (1 июля), что Несторий осужден вполне справедливо, как это можно видеть из посланных актов, и просил императора вызвать к себе для разъяснения дела Кандидиана и 5 членов собора; приговор Несторию произнесли более чем 200 голосов, на его же стороне теперь было только 37 человек (перечисляются опять 35). Прибытие через несколько дней римских легатов (епископов Аркадия и Проекта и пресвитера Филиппа) дало повод к продолжению заседаний. 10 июля (2–е деяние) прочитано было послание папы, 11 июля (3–е деяние) — акты первого заседания, которые были подписаны теперь и легатами; в Константинополь были отправлены об этом послания. Затем на заседании 16 июля (4–е деяние) была выслушана жалоба Кирилла и Мемнона на Иоанна Антиохийского и посланы ему два приглашения явиться на собор. На другой день (5–е деяние) приглашение было повторено, и так как Иоанн не явился, он и его сообщники (общим числом 35) были объявлены отлученными, а суд их против Кирилла и Мемнона не имеющим силы; постановлено было и об этом довести до сведения императоров. Папе теперь тоже было отправлено описание всего сделанного собором (с упоминанием о подтверждении состоявшегося на Западе осуждения пелагиан, — о чем, однако, в сохранившихся записях деяний собора не говорится). 22 июля (6–е деяние) был рассмотрен Символ Феодора Мопсуэстийского, по донесению пресвитера Филадельфийской церкви Харисия, что пришедшие в Лидию из Константинополя лица с рекомендательными письмами от близких к Несторию пресвитеров, Анастасия и Фотия, предлагали этот Символ для подписи вместо Никейского присоединявшимся к Церкви четыренадесятникам. Имя автора Символа хотя и было известным отцам собора, но не называется в деяниях. Собор запретил составлять иную веру, кроме Никейской, и учить о Воплощении так, как изложено в представленном Харисием Символе. 31 июля (7–е деяние), по заявлению Регина, митрополита Кипрского, утверждена была независимость Кипрской церкви от Антиохии (попытка Ювеналия достичь того же для Иерусалимской церкви на этом соборе не имела успеха).